秆料烧点水体锅炉送热体系的研发

秆料烧点水体锅炉送热体系的研发

　由于产地的不同，气候的影响及收获时间的差异，生物质秸秆的成分和含水率会发生变化。在本设计中，以玉米秸秆为例进行设计，玉米秸秆的燃料特性见表。秸秆作为燃料，其热效率较低，例如大部分农村户用炊事炉具的热效率仅。其主要原因在于燃烧过程中，一般多采用传统的层燃方式，造成了运行过程的诸多问题，例如燃烧不稳定，挥发分过分集中析出，燃烧效率低，冒黑烟等。因此有必要针对秸秆本身的特性，从燃烧机理的角度出发，设计出利用范围广、热效率高的秸秆锅炉。

　　进料方式的研究由有关燃烧的理论可知，保持燃料充分燃烧的必要条件为保持足够的炉膛温度，合适的空气量，与燃料良好的混合及足够的燃烧时间和空间。但对于传统的层燃方式，随着燃烧过程的推进，在燃料最需要氧气和高温条件来强化燃烧时，秸秆析出大量的挥发分，使炉内燃烧条件劣化，造成上部炉膛温度偏低；同时，由于严重的缺氧，使大量的挥发分不能充分燃烧，造成了冒黑烟等现象。

　　针对上述诸多问题，在分析研究国内外各种炉型的基础上，结合秸秆本身的特性，我们设计了下饲式的进料方式。采用螺旋进料器由锅炉下部进料，在进料部位，形成一个独特的反烧区域，这一反烧区域中料层的燃烧分布。

　　由于采用下部进料方式，新燃料不是直接遇到高温过热烟气，延缓了挥发分的集中析出，避免了炉膛温度的波动，使燃烧更加稳定；同时，干燥、干馏过程中所产生的挥发分只能通过高温氧化层，使其充分地燃烧。这种进料方式充分地考虑了秸秆的特点，从而保证了清洁的燃烧，为秸秆锅炉的简便、稳定与高效运行提供了坚实的基础。

　　燃烧室的研究设计在充分考虑秸秆物料高挥发分的特点的基础上，根据燃烧学的原理，采用了双燃烧室的设计方案。第一燃烧室为主燃区，设置在炉膛前部；第二燃烧室为辅助燃烧区，设置在炉膛的后部，两者之间由挡火拱分隔0见1.

　　第一燃烧室的前部作为动力燃烧区，依据炉拱的“再辐射”原理，设置拱形的前拱，在前拱的辐射作用下，使局部形成高温区，以满足新燃料起燃的条件。在第一燃烧室的中部，作为扩散燃烧区，设有拱形的炉衬，保证燃料的充分燃烧，防止锅筒过分吸收热量，影响燃烧的稳定；同时，采用推迟配风法，送强风，提高气流的扩散速度，形成一个强燃区，保证燃料的充分燃烬。在第一燃烧室的尾部，设有挡火4秸秆直燃热水锅炉结构简图灰室；往复式炉排；进料口；前拱；第一燃烧室；挡火拱；（前烟箱；）对流换热面；锅筒；烟气出口；第二燃烧室；后烟箱拱，对高温烟气起到一定阻挡的作用，使部分高温烟气形成回流，将后部的高温烟气及其所携带的炽热焦粒引导到前部，形成旋涡，提高前拱区域的温度，从而强化辐射换热，保证了在含水率较大的情况下燃料能顺利起燃；同时，将后部的部分空气引至前部，使其与前部的挥发分充分混合，以保证挥发分能够燃烬。

　　当高温烟气通过挡火拱进入第二燃烧室时，由于空间突然增加，高温烟气的流速急剧下降，由惯性原理可知，烟气中携带的部分碳粒和灰分将落入下面的积灰室。第二燃烧室为筒状结构，为未燃烬的挥发分和碳粒提供一个充分燃烧的空间；同时，作为辐射换热区，可与锅筒的工质进行充分的换热。

　　采用这种双燃烧室及挡火拱的结构，不仅保证了燃料的充分燃烧，清除了烟气中携带的大部分碳粒和灰分，而且有效地改善了燃烧与换热的关系。，整机的设计整体方案设计采用了烟、火管的形式，燃烧室作为火筒设置在锅筒内，且采用双燃烧室及挡火拱的结构。在采用了下饲式进料方式的基础上，为保证固定碳充分燃烧的时间，在第一燃烧室内，设置了往复式炉排，将固相燃烧与气相燃烧有机地结合在一起。同时，对流换热面为两行程的烟管，在设计过程中对辐射换热面积与对流换热面积进行适当的分配，以保证炉体结构紧凑、简单。锅炉的结构示意图见图。

　　配套系统的设计秸秆直燃热水供热系统的配套系统主要由秸秆的收集、前处理及灰处理三个部分所组成。配套系统为系统提供了必要的支持，对整个系统能否高效运行起到至关重要的作用。